CN205231227U - 一种采用新型天线振子结构的短波天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用新型天线振子结构的短波天线，包括天线主体系统、天线支撑系统、天线承载系统；其中，所述天线主体系统包括多个天线单元，且多个所述天线单元呈夹角排列设置并整体形成扇形排列形状；所述天线单元为对数周期天线单元；所述天线支撑系统用于固定连接所述天线主体系统和所述天线承载系统；所述天线承载系统用于直接支撑所述天线主体系统。本实用新型提供的采用新型天线振子结构的短波天线，不仅兼顾宽带特性和高效率，而且体积较小、结构可靠、安装方便。

Description

一种采用新型天线振子结构的短波天线

技术领域

本实用新型涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种采用新型天线振子结构的短波天线。

背景技术

短波通信是指利用30～300兆赫波段的无线电波传输信息的通信。由于超短波的波长在1～10米之间，所以也称米波通信，主要依靠地波传播和空间波视距传播。整个超短波的频带宽度有270兆赫，是短波频带宽度的10倍。由于频带较宽，因而被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、移动通信、军事通信等邻域。

在现代通信系统中，短波无线电系统是唯一不受网络枢纽和中继条件制约的通信系统；一旦战争爆发或者灾难降临，各种通信网络都有被损坏的可能，但是任何其他通信系统的抗毁能力都远远不及短波通信系统。除此之外短波还具有探测距离远、运行成本低等特点；

但是，应用在短波无线电系统中的传统天线存在着尺寸比较大，不易安装运输，天线结构稳定性差的问题。

综上所述，如何克服传统短波天线的上述技术缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种采用新型天线振子结构的短波天线，不仅兼顾宽带特性和高效率，而且体积较小、结构可靠、安装方便。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种采用新型天线振子结构的短波天线，包括天线主体系统、天线支撑系统、天线承载系统；

上述采用新型天线振子结构的短波天线的具体结构，以及各个结构之间的连接方式、位置关系以及布局顺序如下：

其中，所述天线主体系统包括多个天线单元，且多个所述天线单元呈夹角排列设置并整体形成扇形排列形状；所述天线单元为对数周期天线单元；

所述天线支撑系统用于固定连接所述天线主体系统和所述天线承载系统；所述天线承载系统用于直接支撑所述天线主体系统。

优选的，作为一种可实施方案；在所述天线主体系统的具体结构中，每个天线单元具体包括天线集合线、天线振子、天线支撑杆、天线支撑架、振子支撑杆及振子支撑架；

其中，所述天线集合线、所述天线支撑杆按同一方向延伸排列；所述振子支撑杆、所述天线振子均垂直于所述天线集合线的延伸方向排列；多个所述天线振子依次间隔设置在所述天线支撑杆的排列方向上；所述振子支撑杆用于支撑连接所述天线振子；

优选的，作为一种可实施方案；所述天线支撑杆为对称结构。

需要说明的是，每个天线单元包括天线集合线、天线振子、天线支撑杆、天线支撑架、振子支撑杆及振子支撑架；其中，天线集合线为双线结构，且所有对数周期天线单元的天线集合线的一端均通过连接杆连接，天线振子与天线集合线垂直设置。

优选的，作为一种可实施方案；所述天线支撑架垂直设置在所述天线支撑杆与所述天线集合线上，且所述天线支撑架通过螺栓连接在所述天线支撑杆上。

优选的，作为一种可实施方案；所述振子支撑架垂直设置在所述振子支撑杆上，且所述振子支撑架通过螺栓连接在所述振子支撑杆上。

需要说明的是，上述天线支撑杆通过所述天线支撑架与所述天线集合线连接，作为所述天线单元的支撑部件。所述振子支撑杆与所述振子支撑架配合，且通过螺栓连接，共同为所述天线振子提供支撑作用。

优选的，作为一种可实施方案；多个所述天线振子在所述天线支撑杆和所述天线集合线延伸方向上排列时，具体长度按照由短到长的顺序摆放设置。

需要说明的是，上述天线单元数量可以根据需求设计为任意个，同时，所述天线单元之间设计一定的夹角，该夹角根据天线增益及天线方向图做调整。同时，上述天线单元应该按照长度由短到长的顺序摆放设置，且所述天线单元之间设计成一定的夹角后，所述天线单元阵列为扇形，其延长线汇集在一点。

优选的，作为一种可实施方案；所述天线支撑系统由多个天线支撑部件组成；多个天线支撑部件依次排列设置在所述天线主体系统与所述天线承载系统之间；

每个所述天线支撑部件具体包括水平支撑杆、两个斜支撑杆、两个上连接块、两个下连接块及两个上弧板和两个下弧板；两个所述斜支撑杆与所述水平支撑杆连接围成等腰梯形形状；

且所述水平支撑杆和所述斜支撑杆上钻有与上连接块和下连接块相配合的孔；所述水平支撑杆、所述斜支撑杆、所述上连接块及所述下连接块通过螺栓组件互相连接；所述上连接块和所述下连接块通过焊接与所述上弧板和所述下弧板固定连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述天线承载系统具体由多根钢管结构件组成，且多根所述钢管结构件形成桁架结构；所述天线承载系统整体呈扇形形状。

与现有技术相比，本实用新型实施例的优点在于：

本实用新型提供一种采用新型天线振子结构的短波天线，分析其主要结构可知：采用新型天线振子结构的短波天线主要由天线主体系统、天线支撑系统、天线承载系统三大部分组成；

其中，所述天线主体系统包括多个天线单元，且多个所述天线单元呈夹角排列设置并整体形成扇形排列形状；所述天线单元为对数周期天线单元；所述天线支撑系统用于固定连接所述天线主体系统和所述天线承载系统；所述天线承载系统用于直接支撑所述天线主体系统。

分析上述具体结构可知，本实用新型提供一种采用新型天线振子结构的短波天线，基于对数周期天线(LPDA)的优良特性，提出了多个天线单元数(即对周期天线)垂直扇形阵组阵方案，设计了结构简便、功能灵活、性能指标高、占地面积小的LPDA阵列天线系统(采用该新型天线振子结构的短波天线，方便天线阵铺设，缩小了体积，有助于短波天线小型化)；同时该系统具有宽频带、大功率、高增益的优点，并且其天线结构简单、操作方便，具有极佳的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型采用新型天线振子结构的短波天线的一种较佳实施例的整体结构示意图(以四层天线单元为例)；

图2a为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线中单层天线单元的侧视结构示意图；

图2b为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线中单层天线单元的主视结构示意图；

图3a为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线的天线承载系统的主视结构示意图(以四层天线单元为例)；

图3b为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线的天线承载系统的立体结构示意图(以四层天线单元为例)；

图4a为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线的天线支撑系统的单个支撑部件主视结构示意图；

图4b为图1所示采用新型天线振子结构的短波天线的天线支撑系统的单个支撑部件立体结构示意图；

附图标记说明：

天线主体系统11；

天线单元110；天线集合线111；天线支撑杆112；振子支撑杆113；天线振子114；天线支撑架115；振子支撑架116；

天线支撑系统12；

天线支撑部件120；斜支撑杆121；水平支撑杆122；下弧板123；下连接块124；上连接块125；上弧板126；

天线承载系统13。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1、图2a、图2b、图3a、图3b及图4a、图4b所示，本实施例提供一种采用新型天线振子结构的短波天线，新型天线振子结构的短波天线包括天线主体系统11、天线支撑系统12及天线承载系统13，其中所述天线主体系统11由多个呈一定夹角排列的天线单元110组成(天线单元110具体为对数周期天线单元)，相邻天线单元110之间保持一定的夹角，该夹角根据天线增益及天线方向图做调整。

上述采用新型天线振子结构的短波天线的具体结构，以及各个结构之间的连接方式、位置关系以及布局顺序如下：

具体的，如图2a、图2b所示，所述天线单元110包括天线集合线111、天线振子114、天线支撑杆112、天线支撑架115、振子支撑杆113及振子支撑架116，天线集合线111为双线结构，且所有对数周期天线单元的天线集合线111的一端通过连接杆连接。所述天线集合线111设置在天线承载系统13的中间位置并进行固定；

其中，所述天线集合线111、所述天线支撑杆112按同一方向延伸排列；所述振子支撑杆113、所述天线振子114均垂直于所述天线集合线111的延伸方向排列；多个所述天线振子114依次间隔设置在所述天线支撑杆112的排列方向上；所述振子支撑杆113用于支撑连接所述天线振子114；

上述天线支撑架115垂直设置在所述天线支撑杆112与所述天线集合线111上，且天线支撑架115通过螺栓连接在所述天线支撑杆112上。

上述振子支撑架116垂直设置在所述振子支撑杆113上，且所述振子支撑架116通过螺栓连接在所述振子支撑杆113上。

需要说明的是，上述天线集合线111的尺寸是通过集合线理论模型计算获得，集合线的理论模型为传统的双线模型。

需要说明的是，对数周期天线是非频变天线的另一种类型，它是基于以下的概念：当天线按某一比例因子τ变换后仍等于它原来的结构，则天线的频率为f和τf时的性能相同，因此本实用新型中天线振子114的长度尺寸和天线振子114之间的距离尺寸都有确定的比例关系，即后一个天线振子长度与前一个天线振子长度之比以及相邻天线振子之间的前后距离的比值为一定值。

对数周期天线扇形阵的理论比之于各向同性单元组成的直线阵复杂得多，且不能应用方向图乘法。本实用新型应用矩量法对自由空间水平和垂直对数周期偶极天线扇形阵进行分析，并对阵列参数对天线性能的影响进行详细的分析计算实现天线性能的最优化。

如图3a、图3b所示，天线承载系统13由钢结构构成，天线承载系统13主要用于承载天线主体系统11，并为天线单元110之间提供预设的夹角，保证天线系统11呈扇形结构，天线单元110其延长线能汇集一点。天线承载系统13的钢结构构型是利用有线元分析软件Ansys对整体短波天线1工作状态进行静态和动态力学分析优化后获取的，其结构形式可承受在11级风能正常工作，12级风不破坏，可以抗8级地震。

所述天线承载系统13具体由多根钢管结构件组成，且多根所述钢管结构件形成桁架结构；所述天线承载系统整体呈扇形形状。

需要说明的是，天线承载系统13的钢结构构型不仅具有一定的抗风抗震能力，其采用桁架结构(优选使用梯形桁架或三角形桁架)，可以承受轴向拉力或压力以及侧方应力，从而能充分利用材料的强度，其大大增加了短波天线的结构刚度和结构可靠性。同时，天线承载系统13采用的桁架结构，还可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量，并大幅提升了天线承载系统13承载天线主体系统11的能力，其显著提升了短波天线的结构稳定性和结构可靠性。

如图4a、图4b所示，每个所述天线支撑部件120具体包括水平支撑杆122、两个斜支撑杆121、两个上连接块125、两个下连接块124及两个上弧板126和两个下弧板123；两个所述斜支撑杆121与所述水平支撑杆122连接围成等腰梯形形状；且所述水平支撑杆122和所述斜支撑杆121上钻有与上连接块125和下连接块124相配合的孔；所述水平支撑杆122、所述斜支撑杆121、所述上连接块125及所述下连接块124通过螺栓组件互相连接；所述上连接块125和所述下连接块124通过焊接方式分别与所述上弧板126和所述下弧板123固定连接，保证其强度。

在所述天线支撑系统12的具体结构中，所述天线支撑系统12一端通过上弧板126与所述天线主体系统11的天线支撑杆112配合连接，所述天线支撑系统12另一端通过两个所述下弧板123与所述天线承载系统13配合连接。

需要说明的是，天线支撑部件120按照特定的排列方式连接所述天线主体系统11和所述天线支撑系统13，该连接方式是通过有限元分析获取的，可保证天线主体系统的重量均匀分布在天线支撑系统上。其中所述弧板与所述天线支撑杆和所述支撑杆之间通过卡箍或其他抱紧配件固定连接，很显然上述连接方式更加方便。

综上所述，本实用新型实施例提供一种采用新型天线振子结构的短波天线，基于对数周期天线(LPDA)的优良特性，提出了对数周期天线垂直扇形阵组阵方案，设计了结构简便、功能灵活、性能指标高、占地面积小的LPDA阵列天线系统(该采用新型天线振子结构的短波天线能够减少电缆长度，缩小体积，方便天线阵铺设，有助于短波天线小型化)；同时该系统具有宽频带、大功率、高增益的优点，同时其天线结构简单、操作方便，具有极佳的应用前景。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，包括天线主体系统、天线支撑系统、天线承载系统；

其中，所述天线主体系统包括多个天线单元，且多个所述天线单元呈夹角排列设置并整体形成扇形排列形状；所述天线单元为对数周期天线单元；

所述天线支撑系统用于固定连接所述天线主体系统和所述天线承载系统；所述天线承载系统用于直接支撑所述天线主体系统。

2.如权利要求1所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

在所述天线主体系统的具体结构中，每个天线单元具体包括天线集合线、天线振子、天线支撑杆、天线支撑架、振子支撑杆及振子支撑架；

其中，所述天线集合线、所述天线支撑杆按同一方向延伸排列；所述振子支撑杆、所述天线振子均垂直于所述天线集合线的延伸方向排列；且多个所述天线振子依次间隔设置在所述天线支撑杆的排列方向上；所述振子支撑杆用于支撑连接所述天线振子。

3.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

所述天线支撑杆为对称结构。

4.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

所述天线支撑架垂直设置在所述天线支撑杆与所述天线集合线上，且所述天线支撑架通过螺栓连接在所述天线支撑杆上。

5.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

所述振子支撑架垂直设置在所述振子支撑杆上，且所述振子支撑架通过螺栓连接在所述振子支撑杆上。

6.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

多个所述天线振子在所述天线支撑杆和所述天线集合线延伸方向上的排列时，具体长度按照由短到长的顺序摆放设置。

7.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

所述天线支撑系统由多个天线支撑部件组成；多个天线支撑部件依次排列设置在所述天线主体系统与所述天线承载系统之间。

8.如权利要求7所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

每个所述天线支撑部件具体包括水平支撑杆、两个斜支撑杆、两个上连接块、两个下连接块及两个上弧板和两个下弧板；两个所述斜支撑杆与所述水平支撑杆连接围成等腰梯形形状；

且所述水平支撑杆和所述斜支撑杆上钻有与上连接块和下连接块相配合的孔；所述水平支撑杆、所述斜支撑杆、所述上连接块及所述下连接块通过螺栓组件连接；所述上连接块和所述下连接块通过焊接与所述上弧板和所述下弧板固定连接。

9.如权利要求8所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

在所述天线支撑系统的具体结构中，所述天线支撑系统一端通过上弧板与所述天线主体系统的天线支撑杆配合连接，所述天线支撑系统另一端通过两个所述下弧板与所述天线承载系统配合连接。

10.如权利要求2所述采用新型天线振子结构的短波天线，其特征在于，

所述天线承载系统具体由多根钢管结构件组成，且多根所述钢管结构件形成桁架结构；所述天线承载系统整体呈扇形形状。